Gö-VIP- 23: Knut Brockmann, Simone Schröder Name Der Einrichtung
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Gö-VIP- 23: Knut Brockmann, Simone Schröder Name der Einrichtung: Sozialpädiatrisches Zentrum, Klinik für Kinder- und Jugendmedizin, UMG Titel der Publikation: Heterozygous truncating variants in SUFU cause congenital ocular motor apraxia In: Genetics in Medicine, 2020 Oct 7. doi: 10.1038/s41436-020-00979-w. Epub ahead of print. PMID: 33024317. Autoren: Simone Schröder1*, Yun Li2*, Gökhan Yigit2*, Janine Altmüller3, Ingrid Bader4, Andrea Bevot5, Saskia Biskup6, Steffi Dreha-Kulaczewski1, G. Christoph Korenke7, Raimund Kottke8, Johannes A. Mayr9, Martin Preisel9, Sandra P. Toelle10, Sarah Wente-Schulz11, Saskia B. Wortmann9,12, Heidi Hahn2, Eugen Boltshauser10, Anja Uhmann2, Bernd Wollnik2,13, and Knut Brockmann1# 1 Interdisciplinary Pediatric Center for Children with Developmental Disabilities and Severe Chronic Disorders, Department of Pediatrics and Adolescent Medicine, University Medical Center, Göttingen, D-37075, Germany. 2 Institute of Human Genetics, University Medical Center, Göttingen, D-37075, Germany. 3 Cologne Center for Genomics, Center for Molecular Medicine Cologne, University of Cologne, Cologne, D-50931, Germany. 4 Department of Clinical Genetics, University Children's Hospital, Paracelsus Medical University, Salzburg, A-5020, Austria. 5 Department of Pediatric Neurology, University Hospital Tübingen, Tübingen, D-72076, Germany. 6 Praxis für Humangenetik Tübingen, Tübingen, D-72076, Germany. 7 Department of Pediatric Neurology, University Hospital Oldenburg, Oldenburg, D-26133, Germany. 8 Department of Diagnostic Imaging, University Children’s Hospital, Zurich, CH-8032, Switzerland. 9 Department of Pediatrics, University Hospital Salzburg, Paracelsus Medical University, Salzburg, A-5020, Austria. 10 Department of Pediatric Neurology, University Children’s Hospital, Zurich, CH-8032, Switzerland. 11 Department of Pediatric Kidney, Liver and Metabolic Diseases, Hannover Medical School Children's Hospital, Hannover, D-30625, Germany. 12 Radboud Center for Mitochondrial Medicine, Department of Pediatrics, Amalia Children’s Hospital, Radboudumc, Nijmegen, NL-6500, The Netherlands. 13 Cluster of Excellence "Multiscale Bioimaging: from Molecular Machines to Networks of Excitable Cells" (MBExC), University of Göttingen, Göttingen, D-37075, Germany. #Corresponding Author * These authors contributed equally to this work. Zusammenfassung des wissenschaftlichen Inhalts (Knut Brockmann, Simone Schröder) Der an der Harvard Medical School tätige amerikanische Augenarzt David G. Cogan prägte im Jahre 1952 den Begriff „congenital ocular motor apraxia“ (COMA), als er in einer Jackson Memorial Lecture vier Kinder beschrieb, die nicht in der Lage waren, Sakkaden, also willkürliche rasche Blickzielbewegungen auszuführen. In seiner Originalpublikation beschrieb er COMA als Symptom, nicht als Entität. Da in den Jahren nach dieser klinischen Erstbeschreibung COMA überwiegend bei Patienten berichtet wurde, die zugleich eine frühmanifeste Ataxie und allgemeine Entwicklungsverzögerung aufwiesen, z. T. auch familiär, entwickelte sich ein Konzept von COMA als Krankheitsentität mit genetischer Grundlage und gemutmaßter autosomal- rezessiver Vererbung. Ein assoziiertes Gen konnte jedoch nie gefunden werden. Diese Position der COMA als isolierte klinische Entität wurde jedoch zunehmend in Zweifel gezogen, da frühmanifeste (kongenitale) okuläre Apraxie bei einer Vielzahl seltener neurogenetischer Erkrankungen, bei speziellen Hirnfehlbildungen, aber auch bei erworbenen neurologischen Erkrankungen auftreten kann. Besonders häufig ist COMA als klinisches Merkmal des Joubert-Syndroms erkannt worden, einer wiederum genetisch heterogenen Ziliopathie. Bei Patienten mit Joubert-Syndrom liegt als pathognomonischer Befund in der MR- Tomographie des Hirns das sog. „Molar Tooth Sign“ vor, das auf eine Fehlbildung der Kleinhirnschenkel und des Mittelhirns zurückzuführen ist. Mit dem Ziel, das klinische und neuroradiologische Spektrum der COMA genauer zu charakterisieren und die genetischen Grundlagen aufzuklären, rekrutierten wir eine Kohorte von 15 Patienten aus 6 Familien mit COMA, bei denen nach Anamnese, klinischem Befund und MRT keine definitive diagnostische Zuordnung zu einem der bekannten mit COMA assoziierten Krankheitsbilder möglich war, insbesondere kein Joubert-Syndrom mit Molar Tooth Sign vorlag. Mittels Exom-Sequenzierung gelang es Dr. Yun Li aus der Arbeitsgruppe von Prof. Wollnik, Institut für Humangenetik der UMG, zunächst bei 3 Patienten, „Suppressor of Fused (SUFU)“ als Kandidaten-Gen zu identifizieren. In Kooperation mit Kollegen aus Neuropädiatrie und Humangenetik in Oldenburg, Tübingen, Zürich und Salzburg konnten wir insgesamt 6 neue heterozygote krankheitsverursachende Varianten im SUFU Gen als Ursache der COMA in diesen Familien nachweisen und diese Varianten näher charakterisieren. SUFU ist ein negativer Regulator des Hedgehog-Signalweges. Funktionelle Studien an Patienten-Fibroblasten zeigten keine Unterschiede im Zilienvorkommen, Morphologie oder Lokalisierung von Zilienproteinen. Allerdings zeigte die Expressionsanalyse von Hedgehog- Zielgenen eine signifikante Zunahme der allgemeinen Signalaktivität. Nochmalige Re-Evaluation der MRT-Bilder ergab wiederum kein voll ausgeprägtes Molar Tooth Sign, aber doch diskrete morphologische Kleinhirn-Anomalien. Der klinische Phänotyp und diese MRT-Merkmale sprechen zusammengenommen dafür, dass es sich bei der mit heterozygoten trunkierenden SUFU-Varianten assoziierten COMA um eine von uns erstmals beschriebene forme fruste des Joubert-Syndroms handelt. Weitere Informationen: Prof. Knut Brockmann Universitätsmedizin Göttingen Sozialpädiatrisches Zentrum, Klinik für Kinder- und Jugendmedizin Robert-Koch-Str. 40, 37075 Göttingen Tel. 0551-39-10358 (Sekretariat),, 39-66299 (Büro) Email: [email protected] ARTICLE Heterozygous truncating variants in SUFU cause congenital ocular motor apraxia Simone Schröder, PhD1, Yun Li, PhD2, Gökhan Yigit, PhD2, Janine Altmüller, MD3, Ingrid Bader, MD, MSc4, Andrea Bevot, MD5, Saskia Biskup, MD,PhD6, Steffi Dreha-Kulaczewski, MD1, G. Christoph Korenke, MD7, Raimund Kottke, MD8, Johannes A. Mayr, MD9, Martin Preisel, MD9, Sandra P. Toelle, MD10, Sarah Wente-Schulz, MD11, Saskia B. Wortmann, MD9,12, Heidi Hahn, MD2, Eugen Boltshauser, MD10, Anja Uhmann, PhD2, Bernd Wollnik, MD2,13 and Knut Brockmann, MD 1 Purpose: This study aimed to delineate the genetic basis of target genes detected a significant increase in the general signaling congenital ocular motor apraxia (COMA) in patients not otherwise activity in COMA patient–derived fibroblasts compared with classifiable. control cells. We observed higher basal HH signaling activity resulting in increased basal expression levels of GLI1, GLI2, GLI3, Methods: We compiled clinical and neuroimaging data of Patched1 individuals from six unrelated families with distinct clinical features and . Neuroimaging revealed subtle cerebellar changes, but of COMA who do not share common diagnostic characteristics of no full-blown molar tooth sign. Joubert syndrome or other known genetic conditions associated Conclusion: Taken together, our data imply that the clinical with COMA. We used exome sequencing to identify pathogenic phenotype associated with heterozygous truncating germline variants and functional studies in patient-derived fibroblasts. variants in SUFU is a forme fruste of Joubert syndrome. Results: In 15 individuals, we detected familial as well as de novo heterozygous truncating causative variants in the Suppressor of Genetics in Medicine (2020) https://doi.org/10.1038/s41436-020- Fused (SUFU) gene, a negative regulator of the Hedgehog (HH) 00979-w signaling pathway. Functional studies showed no differences in cilia occurrence, morphology, or localization of ciliary proteins, such as Keywords: SUFU; congenital ocular motor apraxia; COMA; smoothened. However, analysis of expression of HH signaling sonic hedgehog; Joubert syndrome – INTRODUCTION and global developmental delay was emphasized.3 9 Most of The term congenital ocular motor apraxia (COMA), intro- the patients described experienced gradual resolution of OMA duced by Cogan in 1952, designates the inability to initiate and ataxia over their first decade of life, whereas cognitive – saccades, i.e., the eye movements performing rapid gaze shift. impairment persisted to a variable extent.4,7 9 These reports In his original report, Cogan described four children with a shaped a concept of COMA as a clinical entity and likely distinct disturbance of voluntary horizontal gaze character- inherited as an autosomal recessive disorder, although Cogan, ized by the “inability to turn the eyes voluntarily in a direction in his original report, described COMA as a symptom, not a for which there is full involuntary…control” accompanied by diagnosis. However, no gene associated with isolated COMA compensatory, jerky head movements.1 COMA usually affects (OMIM 257550) has been identified yet. horizontal, but rarely also vertical saccades. Of note, this condition is sometimes also called Cogan Ocular motor apraxia (OMA) is observed in a wide range of syndrome type 2, thus distinguishing it from Cogan syndrome conditions.2 A frequent and consistent co-occurrence of early- type 1, a rare inflammatory disorder characterized by onset (congenital) OMA, also designated infantile-onset interstitial keratitis and sensorineural hearing loss, occasion- saccade initiation delay, with early-onset cerebellar ataxia ally accompanied by systemic vasculitis. 1Interdisciplinary